Las estrellas de neutrones en colisión podrían ayudar a comprender la expansión del Universo y otros misterios del Universo

An important breakthrough in how we can understand dead star collisions and the expansion of the Universe has been made by an international team, led by the University of East Anglia. They have discovered an unusual pulsar - one of deep space's magnetized spinning neutron-star 'lighthouses' that emits highly focused radio waves from its magnetic poles. The newly discovered pulsar (known as PSR J1913+1102) is part of a binary system - which means that it is locked in a fiercely tight orbit with another neutron star. Neutron stars are the dead stellar remnants of a supernova. They are made up of the most dense matter known - packing hundreds of thousands of times the Earth's mass into a sphere the size of a city. In around half a billion years the two neutron stars will collide, releasing astonishing amounts of energy in the form of gravitational waves and light. But the newly discovered pulsar is unusual because the masses of its two neutron stars are quite different - with one far larger than the other. This asymmetric system gives scientists confidence that double neutron star mergers will provide vital clues about unsolved mysteries in astrophysics - including a more accurate determination of the expansion rate of the Universe, known as the Hubble constant. The discovery, published in the journal Nature, was made using the Arecibo radio telescope in Puerto Rico.

Un importante avance en cómo podemos entender las colisiones de estrellas muertas y la expansión del Universo ha sido realizado por un equipo internacional, dirigido por la Universidad de East Anglia. 

Han descubierto un púlsar inusual, uno de los 'faros' de estrellas de neutrones giratorios magnetizados del espacio profundo que emite ondas de radio altamente concentradas desde sus polos magnéticos. 

El púlsar recién descubierto (conocido como PSR J1913 + 1102) es parte de un sistema binario, lo que significa que está bloqueado en una órbita fuertemente unida con otra estrella de neutrones. 

Las estrellas de neutrones son los restos estelares muertos de una supernova. Están formados por la materia más densa conocida: aglutinan cientos de miles de veces la masa de la Tierra en una esfera del tamaño de una ciudad. 

En alrededor de medio billón de años, las dos estrellas de neutrones colisionarán, liberando cantidades asombrosas de energía en forma de ondas gravitacionales y luz. 

Pero el púlsar recién descubierto es inusual porque las masas de sus dos estrellas de neutrones son bastante diferentes, con una mucho más grande que la otra. 

Este sistema asimétrico da a los científicos la confianza de que las fusiones de estrellas de neutrones dobles proporcionarán pistas vitales sobre misterios sin resolver en astrofísica, incluida una determinación más precisa de la tasa de expansión del Universo, conocida como la constante de Hubble. 

El descubrimiento ha sido publicado en la revista Nature, se realizó utilizando el radiotelescopio de Arecibo en Puerto Rico. 

El investigador principal, el Dr. Robert Ferdman, de la Facultad de Física de la UEA, dijo: "En 2017, los científicos del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) detectaron por primera vez la fusión de dos estrellas de neutrones. 

"El evento causó ondas de ondas gravitacionales a través de la estructura del espacio-tiempo, como lo predijo Albert Einstein hace más de un siglo". 

Conocido como GW170817, este espectacular evento también se vio con telescopios tradicionales en observatorios de todo el mundo, que identificaron su ubicación en una galaxia distante, a 130 millones de años luz de nuestra propia Vía Láctea. 

El Dr. Ferdman dijo: "Confirmó que el fenómeno de las explosiones cortas de rayos gamma se debió a la fusión de dos estrellas de neutrones. Y ahora se cree que estas son las fábricas que producen la mayoría de los elementos más pesados ​​del Universo, como el oro". 

El poder liberado durante la fracción de segundo cuando dos estrellas de neutrones se fusionan es enorme, se estima que es decenas de veces más grande que todas las estrellas del Universo combinadas. 

Entonces, el evento GW170817 no fue sorprendente. Pero la enorme cantidad de materia expulsada de la fusión y su brillo era un misterio inesperado. 

El Dr. Ferdman dijo: "La mayoría de las teorías sobre este evento suponían que las estrellas de neutrones bloqueadas en sistemas binarios son muy similares en masa". 

"Nuestro nuevo descubrimiento cambia estos supuestos. Hemos descubierto un sistema binario que contiene dos estrellas de neutrones con masas muy diferentes". 

"Estas estrellas colisionarán y se fusionarán en unos 470 millones de años, lo que parece mucho tiempo, pero es solo una pequeña fracción de la edad del Universo". 

"Debido a que una estrella de neutrones es significativamente más grande, su influencia gravitacional distorsionará la forma de su estrella compañera, eliminando grandes cantidades de materia justo antes de que realmente se fusionen, y potencialmente interrumpiéndola por completo. 

"Esta 'interrupción de la marea' expulsa una mayor cantidad de material caliente de lo esperado para los sistemas binarios de igual masa, lo que resulta en una emisión más potente. 

"Aunque GW170817 puede explicarse por otras teorías, podemos confirmar que un sistema padre de estrellas de neutrones con masas significativamente diferentes, similar al sistema PSR J1913 + 1102, es una explicación muy plausible. 

"Quizás lo más importante es que el descubrimiento destaca que hay muchos más de estos sistemas por ahí, lo que constituye más de uno de cada 10 binarios de estrellas de neutrones dobles fusionadas". 

El coautor, el Dr. Paulo Freire, del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, dijo: "Tal interrupción permitiría a los astrofísicos obtener nuevas pistas importantes sobre la materia exótica que conforma el interior de estos objetos extremos y densos". 

"Este asunto sigue siendo un gran misterio: es tan denso que los científicos aún no saben de qué está hecho realmente. Estas densidades están mucho más allá de lo que podemos reproducir en los laboratorios terrestres". 

La interrupción de la estrella de neutrones menos pesada también potenciaría el brillo del material expulsado por la fusión. Esto significa que, junto con los detectores de ondas gravitacionales como el LIGO con sede en EE. UU. Y el detector Virgo con sede en Europa, los científicos también podrán observarlos con telescopios convencionales. 

El Dr. Ferdman dijo: "Emocionantemente, esto también puede permitir una medición completamente independiente de la constante de Hubble: la velocidad a la que el Universo se está expandiendo. Los dos métodos principales para hacer esto actualmente están en desacuerdo entre sí, por lo que esto es crucial forma de romper el punto muerto y comprender con más detalle cómo evolucionó el Universo ". 

Fuente: Universidad de East Anglia,